新的电路模型提供了对大脑功能的深入了解

丘脑和丘脑网状核位于哺乳动物大脑的中心，已知在广泛的功能中发挥着关键作用，包括将感觉信息传输到皮层以及大脑状态(如睡眠和清醒)之间的转换。

然而，丘脑神经元放电和相互连接的改变与病理有关大脑睡眠中出现的脑电波节律和变化，已经在精神分裂症等疾病中被观察到，神经发育障碍，注意缺陷多动障碍以及阿尔茨海默病。

新模型由蓝大脑开发的是第一个捕获复杂的形状以及由600万个突触连接的14000个神经元的生物物理特性。它可以用来探索神经回路的结构和功能复杂性。该模型还复制了多个独立的网络级实验结果大脑状态，并提供了一个新的统一的细胞和突触的自发和诱发活动的清醒和睡眠。

该研究的关键发现之一是抑制反弹，这是一个有助于调节神经细胞活动的过程，在清醒时在特定频率下增强丘脑反应。该模型还表明，丘脑的相互作用产生纺锤振动的特征起伏，即睡眠时看到的有节奏的脑电波，并且丘脑细胞兴奋性的变化控制着这些纺锤振动的频率和发生。

第一作者Elisabetta Iavarone博士强调:“这与解释不同大脑疾病中纺锤波的存在或不存在特别相关。”“这种方法产生了第一个形态学和生物物理详细的丘脑微电路模型，表明蓝脑为皮层微电路开发的建模策略可以应用于其他大脑区域蓝脑项目创始人兼主任亨利·马克拉姆教授补充道。

“计算机模型和模拟可以促进不同来源的实验数据的整合和标准化，突出关键缺失的实验，同时提供了一种工具来测试假设和探索神经回路的结构和功能复杂性，”蓝脑项目联合主任、Krembil神经信息学中心科学主任Sean Hill教授解释说。

这项研究发表在最新一期《美国科学》杂志的封面论文上细胞的报道，在理解丘脑和丘脑网状核的作用方面迈出了重要的一步大脑功能由EPFL蓝脑项目开发的模型现在可供研究人员在他们自己的研究中使用。

Hill说:“这个模型是公开的，它提供了一个新的工具来解释纺锤体振荡，并测试健康和疾病中不同网络状态下丘脑网状电路功能和功能障碍的假设。”